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1、连铸中二冷配水技术1目录1关于二冷配水关于二冷配水的基本原理的基本原理2二冷配水对钢二冷配水对钢的影响的影响34 各种二冷配水各种二冷配水技术比较技术比较各种条件下的各种条件下的二冷配水的控二冷配水的控制模型制模型2二次冷却对铸坯质量有重要影响。连铸坯内部裂纹、表面裂纹、鼓肚、脱方及中心偏析等缺陷的形成和发展都与二次冷却有紧密的联系表面裂纹内部裂纹铸坯鼓肚中心偏析中心裂纹二冷配水对钢的影响二冷配水对钢的影响3连铸二冷配水对纵裂纹漏钢产生的影响连铸二冷配水对纵裂纹漏钢产生的影响由图 1 和图 2 可以看出，在结晶器内并无出现裂纹，可见纵裂纹的出现是发生在出结晶器后，从图1 和图 2 显示，在零段
2、冷却（属于二次冷却）就出现事故是在大断面并且拉速较高的生产条件下在零段二冷水冷却覆盖面积达不到要求造成了冷却空挡而产生了纵裂纹，导致在零段坯壳强度最薄弱的地方撕裂而出现纵裂纹漏钢!4二冷配水的原理在遵循最大液芯长度准则表面温度最大冷却速率和回温速率准则矫直点最小( 或最大) 表面温度准则二冷区铸坯表面的最小( 或最大) 表面温度准则的冶金准则前提下，二冷配水模型较多此时采用传统的水量 此时采用传统的水量 - 拉速函数关系式:5板坯连铸二冷配水钢凝固过程的模拟冷却曲线6各种二冷配水的各种算法各种二冷配水的各种算法 混沌蚁群算法的连铸二冷 遗传算法的板坯连铸二冷配水 蛙跳算法的连铸二冷配水 7蛙跳
3、算法 算法基本流程如下:1) 设定初始参数，包括种群规模簇数最大跌代数等;2) 种群初始化，确定适应度函数 6( H) ;3) 对群体中个体的适应度值进行排序，确定全局最优解，迭代中检测是否满足收敛条件，满足则停止，否则执行下一步;4) 设定种群 c 中有 ! 个簇，每个簇中有 / 个个体，划分按次序进行，即 ! 个个体依次划分到相应种群，! _# 个体重新开始，直到划分结束;5）设定局部当前值为，局部最优解为 8是一种基于种群的启发式协同搜索算法，算法模拟青蛙觅食过程，结合了遗传算法和粒子群算法，具有运算速度快，参数少，全局搜索能力强等特点，优势在于全局搜索能力特点特点蛙跳算法的连铸二冷配水
4、蛙跳算法的连铸二冷配水配水配水连铸连铸二冷配水二冷配水缺点收敛速度局部搜索能力以及高维度数据处收敛速度局部搜索能力以及高维度数据处理的时间效率等还存在问题，局部搜索能理的时间效率等还存在问题，局部搜索能力较弱力较弱9混沌蚁群算法混沌优化的主要思想是通过某个特定格式迭代产生混沌序列,常用Logistic映射来产生混沌序列10算法的基本步骤如下:1、初始化,设置最大循环数N,蚂蚁数m和,Q,(xi,yi,j,0)的初值,循环次数Nc=02、根据预设的每只蚂蚁路径,计算其初始目标函数值Fk,并将所有蚂蚁置于起点O3、根据式(13)开始混沌序列迭代,得到d个同的混沌变量序 列:zj,d(j=1,2,N
5、max;d=(1,2,3)4、通过载波方式把混沌迭代变量zj,d转化为待优化变量fj,d载波过程就是根据式(14)将混沌变量zj,d的取值“放大”到一个以当前最优变量fj,d为中心,以rj,d为半径的区域上,fj,d即为fkd5、计算目标函数值J(Fj,d),如果它优于历史全局最优蚂蚁,则设置它为全局最优蚂蚁,其中Fj,d为改变后的控制向量6、根据式(10)式(12)更新每个节点上的信息量7、Nc=Nc+1,转至Step 2,直到NcN或收敛到同一路径时结束11混沌蚁群算法的连铸二冷混沌蚁群算法的连铸二冷采用控制容积法建立的凝固传热采用控制容积法建立的凝固传热模型主要用于连铸过程仿真模型主要用
6、于连铸过程仿真, ,研究研究铸流表面温度分布和参数搜索空铸流表面温度分布和参数搜索空间特性间特性混沌蚁群算法用于解决混沌蚁群算法用于解决二冷参数优化问题二冷参数优化问题, ,具有蚂蚁觅食具有蚂蚁觅食过程的混沌和自组织特性过程的混沌和自组织特性, ,克服了克服了一般蚁群算法收敛速度比较慢、一般蚁群算法收敛速度比较慢、容易出现停滞以及全局搜索能力容易出现停滞以及全局搜索能力较低的缺点较低的缺点, ,对解决多准则优化具对解决多准则优化具有较好的收敛性和鲁棒性有较好的收敛性和鲁棒性特点12遗传算法基于传热模型与遗传算法相结合的优化模型结构图1314遗传算法的板坯连铸二冷配水遗传算法的板坯连铸二冷配水遗
7、传算法与冶金准则、传热模型集成的优化配水方法避免了经验方法的适应性不足,改进了传统优化方法在解决多目标优化非线性求解时搜索效率低下的问题特特点点15标题基于目标温度的方坯连铸二冷配水标题冷却速冷却速度不均度不均因素的因素的冶金连冶金连铸二冷铸二冷配水控配水控制制标题连铸板坯二冷配水动态控制各种条件下的二冷配水控制16基于目标温度的方坯连铸二冷配水为保证铸坯质量和产量,控制连铸坯二次冷却应遵从以下原则。1)最大液芯长度准则(2)表面温度最大冷却速率和回温速率准则。(3)矫直点最小(或最大)表面温度准则。4)二冷区铸坯表面的最大温度或最小温度准则。二冷配水设计遵循目标温度控制原则。连铸二冷区目标温
8、度控制是通过对整个连铸过程铸坯表面温度的测定,17冷却速度不均因素的冶金连铸二冷配水控制冷却速度不均因素的冶金连铸二冷配水控制当浇铸温度冷却速度不均，铸坯表面温度也会随之出现较大波动，会造成铸坯质量不好。为了解决冷却速度不均造成的生产不稳定问题，基于控制模型和冷却速度的有效控制思想对冶金连铸二冷配水过程进行优化，确保稳定生产下的铸坯质量，保证了生产工艺参数不断改变的不稳定生产的进行，相应的控制方程为：其中，Qi表示第 i 个冷却段的水量；Vei表示第 i 冷却段的有效冷却速度；T表示钢水实时过热度；Tei表示第 i 个冷却段的有效过热度；Ai，Bi，Ci，Di分别表示和钢种及工况条件相关的参数
9、，可采用塑造水量计算模型及回归分析得到。18连铸板坯二冷配水动态控制二冷动态控制的方法有两大二冷动态控制的方法有两大类类:一类是基于实测铸坯表面一类是基于实测铸坯表面温度的动态控制温度的动态控制,另一类是基另一类是基于模型的动态控制于模型的动态控制.由于水蒸由于水蒸气及氧化铁皮等因素的影响气及氧化铁皮等因素的影响,铸坯在冷却过程中的表面温铸坯在冷却过程中的表面温度难以准确的监测度难以准确的监测,根据实测根据实测铸坯表面温度来控制二冷水铸坯表面温度来控制二冷水量是不可靠的量是不可靠的,这也是该方法这也是该方法目前很难推广的原因目前很难推广的原因.而利用而利用数学模型计算铸坯表面温度数学模型计算铸坯表面温度来调节冷却水量来调节冷却水量,则能有效避则能有效避开对铸坯表面温度的直接测开对铸坯表面温度的直接测量量.这种基于目标表面温度的这种基于目标表面温度的动态控制模型动态控制模型3是比较理想是比较理想的二冷水动态控制方法的二冷水动态控制方法,但其但其成功与否取决于数学模型的成功与否取决于数学模型的准确性准确性,也就是模型计算结果也就是模型计算结果能否真实反映实际表面温度能否真实反映实际表面温度及其变化规律及其变化规律19 20
